Чому квадрокоптери частіше зустрічаються в робототехніці, ніж інші конфігурації?


21

Я помітив, що майже всі дослідження, які проводяться з вертолітними роботами, проводяться за допомогою квадрокоптерів (чотирьох гвинтів). Чому в порівнянні з трікоптерами виконано так мало роботи? Або різна кількість гвинтів? А що з чотирьох гвинтів зробив квадрокоптери найпопулярнішим вибором?


Я думаю, що іншим способом запитати це було б "Чому багатопрофільні / мультикоптери з 4 гвинтом частіше зустрічаються, ніж інші конфігурації?" Ваше останнє запитання підсумовує те, що ви насправді хочете.
Ян

Відповіді:


21

Принаймні частково квадроцикли пропонують приємний баланс між складністю динаміки та потребами в потужності. У традиційних вертольотах з одним ротором управління - це функція орієнтації ротора, що означає, що ви повинні змінити його орієнтацію, щоб змінити напрямок судна. Це робить порівняно кажучи дуже складні механічні зв’язки, що ускладнює динаміку. При трикоптерах динаміка включає дисбаланс моментів, викликаних обертанням роторів. З більш ніж чотирма роторами ви отримуєте покращену стабільність і певну здатність впоратися з несправністю, наприклад, мотор вимикається, але ви швидко стикаєтеся з проблемою живлення. Чим більше моторів потрібно для приводу, тим вище ваші вимоги до енергії, і квадроцикли вже дуже сильні. Це головне питання робототехніки загалом.


1
Тож якщо батареї раптом стали набагато ефективнішими, ви думаєте, що вертольоти піднімуться до 6 роторів? Або ти думаєш, що ми просто отримаємо більші 4 вертольоти?
golmschenk

1
Як сказав DaemonMaker, якщо ви готові миритися з вимогами до потужності, то ви можете отримати додаткові переваги більшої кількості роторів. Дивіться Asctec Firefly для поточного продукту з 6 роторами.
fgb

1
Крім того, за допомогою трикоптера вам все ще потрібна досить складна механічна зачіпка для нахилу заднього ротора, щоб отримати ваш компонент позіхання. За допомогою квадрокоптера ви просто прикрутите 4 двигуни донизу, і ви добре їдете.
Кріс

9

Вам потрібно 4 ступеня свободи для управління позіханням, нахилом, коченням і тягою.

Тому чотири опори - це мінімальна кількість необхідних приводів. Трикопторам потрібен сервопривід для нахилу одного або декількох роторів, що механічно складніше.

Існує не обмеження лише на 4 реквізити, гекса + коптори також дуже поширені.

Як правило, ви хочете рівну кількість реквізиту, якщо ви не нахиляєтесь, щоб сили позіхання врівноважувалися.

Вибір точної кількості використовуваних гвинтових гвинтів передбачає багато складних компромісів. Один опор не може бути занадто великим або інерція робить мультикоптер нестабільним (саме тому ви бачите більше реквізиту замість більших реквізитів для великих багатомоторників).

Великі гвинти набагато ефективніші, ніж у багатьох малих гвинтів, тому на мультикопторах по суті є обмеження розміру (якщо тільки ви не змінюєте / колективний крок, який би був дурним).


1
+1 Це. За допомогою одного ротора потрібно фізично нахилити ротор (складний) або мати циклічний механізм (ще більш механічно складний). Прості жорсткі реквізити, прикріплені безпосередньо до валів двигуна з двигунами, жорстко прикріпленими до рамки, механічно набагато простіші. 4 ротора - це мінімальна кількість для прямого керування кроком, коченням та похиткою при такому розташуванні. (6 роторів - це мінімальна кількість для прямого керування кроком, коченням, шляхом, Північ, Схід та Вгору з таким розташуванням).
Девід Кері

Як ви отримуєте чистий рух позіхання за допомогою квадрокоптора, і якщо це можливо, чому це не працює з трикоптором? Я не розумію, як ви можете отримати рух позіхання з будь-якою системою, де всі ротори знаходяться в площині без попереднього нахилу та переміщення. Я б подумав, що головна відмінність квадрокоптерів від трикопторів у кінематичних обчисленнях буде складнішою.
Марк Бут

2
Я гадаю, що ти позіхаєш, прискоривши два ротори, що крутяться навпроти напрямку, який ти хочеш повернути, уповільнюючи інші два. Ротори повинні бути з'єднані по діагоналі, щоб не скочуватися.
Ansis Māliņš

4

Я думаю, що головна причина полягає в тому, що їх просто простіше побудувати стабільно. Кут 120 ° важче отримати прямо, ніж кут 90 °.

Ще одна річ, яку трохи легше зрозуміти - це те, як взаємозв’язок між гвинтовими двигунами призводить до різних видів руху. Думаючи про різні гвинти, що рухаються з різною швидкістю та напрямками, і про те, як це впливає на рух робота, є свого роду інтуїтивно зрозумілим, тому що вам не потрібно робити багато тригонометрії в голові.

Нарешті, це лише хороший компроміс між стабільністю / керованістю та вартістю, оскільки мотори, як правило, є одним з найдорожчих компонентів для такого роду робота.


3

Механічні відповіді, наведені вище, є правильними. Притаманні проблеми стійкості з одинарними великими двигунами обмінюються на динамічний контроль над 12 розмірами прискорення, нахилу, нахилу, кочення, який може бути частково пов'язаний (поступальна обертальна матриця amd), де представлена ​​спрощена діагональна інерціальна рамка для побудови динаміки модель с. У цій моделі також існує зворотне відношення між радіусом квадра і поступальною та обертальною спритністю. Дуже легко «ухилятися від куль» на дуже малих радіусах.

Щоб відповісти на запитання Як ви отримуєте чистий рух позіхання квадрокоптором? , в коментарях до цієї відповіді ви отримуєте чисте позіхання таким чином:

Північні та Південні двигуни, що обертаються з тією ж швидкістю, але спільно з більшою (або меншою) швидкістю, ніж Східні та Західні мотори, які також мають однакову швидкість.

Він не буде перекидатись і не котитися, він буде позіхати. (Вибачте)

Крім того, в програмному забезпеченні можна керувати вертольотом після відриву гвинтових північних і південних кошторисів за рахунок контролю повороту, судно буде постійно обертатися і до тих пір, поки частота оновлення програмного забезпечення зможе керувати швидкістю обертання посіву вертольота залишається точно таким же стабільним (на зразок) розмірність прискорення вирізається, а реакція або ривок також дещо обрізається, але він може переміщувати крок і позіхати так само, компенсуючи програмне забезпечення. (Бажаний стан позіхання стає практично приєднаним до фізичного стану)


1
Дякую, я тільки що помітив, що ваша відповідь стосується мого запитання щодо коментарів. Я мав би поставити це як нове запитання, але оскільки ви відповіли на його частину, я створив нове запитання, щоб відповісти на подальше допоміжне питання щодо цього. * 8 ')
Марк Бут
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.